一种机车防滑砂自动上砂系统

技术领域

本发明涉及铁路机车防滑砂上砂技术领域，具体为一种机车防滑砂自动上砂系统。

背景技术

铁路机车在起步、上坡、制动时，为了防止轮对与轨面减少滑动摩擦，提高行进效率，须增加轮对与轨面的摩擦力，国际国内普遍采用在主动轮对下轨面撒砂的方法来实现。而机车储备砂子的砂箱空间有限，一般每运行一个区段，或起步、上坡、制动一定的次数就须对砂箱补充防滑砂(简称加砂)，机车加砂作业频率非常繁忙。

2000年前，据不完全统计，我国机务系统对机车加砂作业传统方式全部为人工方式，具体是用手推车将砂子运到站台，再用撮子将砂子倒入机车砂箱，间断性操作补砂。进入21世纪，经不断研究、改进，部分加砂操作已经进入人工加机械的半自动化模式，即运砂采用气力传送系统，将砂子运抵站台或站台砂塔，或直接输送到站台，人员手持加砂枪进行加砂作业。然而对于半自动化模块式的机车加砂过程，依然存在加砂耗时较长、效率低下的技术问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种机车防滑砂自动上砂系统。

第一方面，本发明实施例提供了一种机车防滑砂自动上砂系统，包括：运砂气力管道输送系统、加砂机械操作系统和自动化程序硬软件；所述运砂气力管道输送系统包括储风罐、储砂塔和输送管道；所述输送管道包括输砂管道和增压伴管，所述增压伴管敷设于所述输砂管道一侧、且每间隔预设距离与所述输砂管道相连；所述加砂机械操作系统包括桁架、加砂枪具和走行机构；其中，所述桁架为可升降桁架；所述桁架设置于目标机车的两侧位置，所述走行机构设置于所述桁架的主梁上，所述加砂枪具设置于所述走行机构上；所述输送管道的一端与所述储风罐和所述储砂塔连接，所述输送管道的另一端与所述加砂枪具的尾端连接；所述自动化程序硬软件包括定位传感器和控制程序；所述定位传感器设置于所述加砂机械操作系统内，用于识别所述加砂枪具与所述目标机车的相对位置；所述控制程序，用于控制所述机车防滑砂自动上砂系统对所述目标机车的砂箱进行上砂。

进一步地，所述目标机车的砂箱的加砂端口位置设置加砂传感器，所述砂箱的端盖连接传动机构；所述加砂传感器，用于在所述加砂枪具的加砂枪口到达所述砂箱的加砂端口位置时，向所述传动机构发送触发信号；所述传动机构，用于在响应所述触发信号后，控制所述端盖开启。

进一步地，所述输砂管道的一端连接所述储风罐，所述输砂管道的末端与输砂软管的一端连接，所述输砂软管的另一端与所述加砂枪具的尾端连接；所述增压伴管的一端连接所述储风罐，所述增压伴管的另一端连接所述输砂软管的末端；所述增压伴管，用于为所述输砂管道均匀增压。

进一步地，所述增压伴管与所述输砂管道的连接处的夹角小于45°；所述增压伴管内风压大于所述输砂管道内风压。

进一步地，所述输砂管道的后段还设置跑风管，所述跑风管的端口接入除尘井；所述跑风管，用于控制所述输砂管道内防滑砂的流速；所述除尘井，用于吸附所述跑风管内灰尘。

进一步地，所述输砂软管的地面部分软管上间隔设置万向轮减阻部件，用于在所述桁架拖拽所述输砂软管时减少所述输砂软管与地面间的摩擦。

进一步地，所述桁架的主梁为工字钢材质，所述主梁的方向与所述目标机车的车身方向平行设置；所述桁架的下端设置千斤顶，用于调整所述桁架的高度。

进一步地，所述加砂枪具的尾端由内环钢管和外环钢管嵌套组成；所述内环钢管的端部与所述输砂管道通过输砂软管连接，所述内环钢管和所述外环钢管之间的腔体形成环形油缸腔体；所述加砂枪具的中间枪管插入所述环形油缸腔体内，所述中间枪管在外部油泵的驱动下沿所述环形油缸腔体伸缩移动；所述加砂枪具的枪头为可旋转枪头。

进一步地，所述定位传感器为视频定位传感器。

进一步地，所述定位传感器分别设置于所述桁架上和所述加砂枪具的枪头位置；所述桁架的立柱内侧和所述目标机车的砂箱上设置记忆标志；所述记忆标志，用于配合所述视频定位传感器进行定位。

本发明提供了一种机车防滑砂自动上砂系统，运砂气力管道输送系统采用正压风压辅以伴管增压，加砂机械操作系统采用可升降桁架和设置于走形结构上的加砂枪具，能够实现加砂枪具的自由移动，配合自动化程序硬软件，可以控制加砂枪具自动定位到目标机车的砂箱位置，并实现自动上砂功能，自动化程度高，加快了机车上砂速度，缓解了现有技术中存在的加砂耗时较长、效率低下的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种机车防滑砂自动上砂系统的平面布置示意图

图2为本发明实施例提供的一种输送管道的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种机车防滑砂自动上砂系统的正视图；

图4为本发明实施例提供的一种机车防滑砂自动上砂系统的纵向布置示意图；

图5为本发明实施例提供的一种储砂塔的正剖面图；

图6为本发明实施例提供的一种物料气力输送机与输砂管道连接侧面示意图；

图7为本发明实施例提供的一种物料气力输送机与输砂管道连接俯视图；

图8为本发明实施例提供的一种万向轮减阻部件的立体结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种除尘井的侧剖面图；

图10为本发明实施例提供的一种桁架的侧面示意图；

图11为本发明实施例提供的一种走行机构的正面示意图；

图12为本发明实施例提供的一种走行机构的背面示意图；

图13为本发明实施例提供的一种加砂枪具的侧透视图；

图14为本发明实施例提供的一种加砂枪具的三维爆炸图；

图15为本发明实施例提供的一种加砂枪具的正视图；

图16为本发明实施例提供的一种机车砂箱的改造示意图；

图17为本发明实施例提供的另一种机车砂箱的改造示意图；

图18为本发明实施例提供的一种加砂枪具与桁架的侧视图。

图中：1、储风罐，2、储砂塔，21、出砂口，22、球型电磁阀，3、输送管道，31、输砂管道，32、增压伴管，33、跑风管，34、除尘井，341、带孔井盖，342、阻尘及空气滤网，343、吸尘水层，4、空压机，5、桁架，6、加砂枪具，61、内环钢管，62、外环钢管，63、环形油缸腔体，64、中间枪管，65、枪头，66、限位螺栓，67、末端跑风管，68、长槽，69、电磁球阀，610、牵引电磁铁，611、转向滑轮，612、复位弹簧，613、横向矩形槽孔，614、油丝绳，615、喇叭口状防护器，7、走行机构，71、支撑框架，72、传动链条，73、枪体角度液压油缸，74、上承重走行轮，75、下承重走行轮，76、电动机及减速箱，77、配重沙箱，8、目标机车，81、电机及减速器82、牙轮及链条，83、电路联动转换开关压板，84、电路联动转换开关，85、旋转电磁铁，86、轴转向器，87、从动齿轮，9、千斤顶，10、物料气力输送机，11、输砂软管，12、万向轮减阻部件，121、滑动管体，122、纵向挡板，123、防护管，124、万向轮，13、记忆标志，14、双面控制箱，15、视频定位传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是根据本发明实施例提供的一种机车防滑砂自动上砂系统的平面布置示意图，该自动上砂系统包括：运砂气力管道输送系统、加砂机械操作系统和自动化程序硬软件。

具体地，如图1所示，运砂气力管道输送系统包括储风罐1、储砂塔2和输送管道3。其中，储风罐1的风压由空压机4提供。

图2是根据本发明实施例提供的一种输送管道的结构示意图。如图2所示，输送管道3包括输砂管道31和增压伴管32。其中，增压伴管32敷设于输砂管道31一侧、且每间隔预设距离与输砂管道31相连。

可选地，如图1所示，本发明按同时为两辆机车加砂设计，根据机车砂箱的数量，储风罐1分别设置四个输砂出风口和四个增压出风口，并设置风阀，用以调整风压；每个出风口负责两只加砂枪具作业。

具体地，在本发明实施例中，根据我国机务系统现状按同时为两辆机车加砂设计，根据机车砂箱的数量，储风罐分别设置四个输砂出风口和四个增压出风口，并每个出风口处各设置调压风阀、电磁开关风阀、压力表各一个。其中调压风阀为不常用风阀，配以压力表用以整定出风口风压；电磁风阀在控制系统控制下实现对出风口的快速开闭功能。每个输砂出风口及伴管负责对两只加砂枪的输砂及加压作业。输砂送风管道在物料气力输送机底部与输砂管道连接，为砂子流入输砂管道提供风压动力。储风罐的风压由空压机提供，空压机具有根据风缸设定的风压最低门限值自动启动和停止运行功能。需要说明的是，图1中因版面有限，只绘出四根送风管到，未绘增压伴管，增压伴管与送风管道同径路。

具体地，如图1所示，加砂机械操作系统包括桁架5和加砂枪具6。

图3是根据本发明实施例提供的一种机车防滑砂自动上砂系统的正视图。如图3所示，加砂机械操作系统还包括走行机构7。具体地，桁架5为可升降桁架；桁架5设置于目标机车8的两侧位置，走行机构7设置于桁架5的主梁上，加砂枪具6设置于走行机构7上。

在本发明实施例中，加砂枪具6下设置电机及变速箱，采用链条或皮带驱动主动轮带动机座及枪体在桁架5上做左右运动。

如图1和图3所示，桁架5的主梁为工字钢材质，主梁的方向与目标机车8的车身方向平行设置。桁架5的下端设置千斤顶9，用于调整桁架5的高度。

如图1所示，输送管道3的一端与储风罐1和储砂塔2连接，输送管道3的另一端与加砂枪具6的尾端连接。

图4是根据本发明实施例提供的一种机车防滑砂自动上砂系统的纵向布置示意图。如图4所示，储砂塔2下方设置物料气力输送机10，储风罐1的输砂送风管道在物料气力输送机10底部与输砂管道31相连接，为防滑砂流进提供动力。如图4所示，输送管道3埋于地下设置。

在本发明实施例中，物料气力输送机10用于将储砂塔2流下来的防滑砂输送进输砂管道31。

图5是根据本发明实施例提供的一种储砂塔的正剖面图。如图5所示，储砂塔2下端设置四个出砂口21，并分别设置球型电磁阀22，与下端物料气力输送机10相应的投料口相连，用于为系统提供防滑砂。其中，球形电磁阀与控制箱联动，纳入自动控制系统。

在本发明实施例中，物料气力输送机10的主要功能是将储砂塔2留下来的防滑砂均匀输送入输砂管道31。

图6是根据本发明实施例提供的一种物料气力输送机与输砂管道连接侧面示意图，图7是根据本发明实施例提供的一种物料气力输送机与输砂管道连接俯视图。如图6和图7所示，物料气力输送机10下端与输砂管道31直接相连，增压伴管32敷设于输砂管道31旁边并与输砂管道31相连。

具体地，如图1和图2所示，输砂管道31的一端连接储风罐1，输砂管道31的末端与输砂软管11的一端连接，输砂软管11的另一端与加砂枪具6的尾端连接。

具体地，如图1和图2所示，增压伴管32的一端连接储风罐1，增压伴管32的另一端连接输砂软管11的末端。

在本发明实施例中，增压伴管32，用于为输砂管道31均匀增压。

优选地，在本发明实施例中，增压伴管32与输砂管道31的连接处的夹角小于45°；增压伴管32内风压大于输砂管道31内风压。

可选地，如图2所示，输砂软管11的地面部分软管上间隔设置万向轮减阻部件12，用于在桁架5拖拽输砂软管11时减少输砂软管11与地面间的摩擦。

图8是根据本发明实施例提供的一种万向轮减阻部件的立体结构示意图。如图8所示，万向轮减阻部件12包括安装在输砂软管11外层的滑动管体121、设置于滑动管体121一侧的纵向挡板122、紧套在输砂软管11外面且套在滑动管体121里面的防护管123和设置于滑动管体两侧的万向轮124。

具体地，在本发明实施例中，为防止输砂软管11与地面摩擦，延长使用寿命，设计万向轮减阻部件12，按一定间距安装在地面部分的软管上，当加砂枪具6在桁架5上运行拖拽地面软管时，输砂软管11通过万向轮减阻部件12在地面上移动而不与地面接触，弯曲、行动自如，减少枪体运行阻力，减小输砂软管11因与地面摩擦力，延长输砂软管11使用寿命。

在本发明实施例中，输砂管道31与储风罐1的送风管道数量相同，采用镀锌钢管，并在物料气力输送机10下相连接，每个管道分别负责为两只加砂枪具6输送防滑砂。增压伴管32在储风罐1至输砂管道31末端段设置，敷设于输砂管道31一侧，管径略小于输砂管道31，每个一定间距与输砂管道31相连。增压伴管32与输砂管道31夹角不大于45度，风压不小于输砂管道31风压，以免防滑砂倒流进入增压伴管32。

可选地，如图2所示，输砂管道31的后段还设置跑风管33，跑风管33的端口接入除尘井34。

具体地，跑风管33，用于控制输砂管道31内防滑砂的流速；除尘井34，用于吸附跑风管33内灰尘。

图9是根据本发明实施例提供的一种除尘井的侧剖面图。如图9所示，除尘井34的顶部设置带孔井盖341，带孔井盖341下面设置阻尘及空气滤网342，井底设置吸尘水层343。

具体地，在本发明实施例中，在输砂管道31后段设置跑风管33，主要防止防滑砂流速过快或输送过多，形成气阻，影响防滑砂正常运输。如图9所示，为降低跑风管33喷出的灰尘，设计将跑风管33制作弧形向下引入除尘井34内，并经阻尘及空气滤网342后跑风，灰尘一部分由井内吸尘水层343吸附，另一部分由阻尘及空气滤网342所吸附，可以有效对输砂管道出来的空气进行降尘。

图10是根据本发明实施例提供的一种桁架的侧面示意图。如图10所述，桁架5上下主梁采用工字钢材质，由型材焊接成一体结构，用于承载加砂枪具6和附属的走行机构7。工字钢下沿用于走行机构7走行轮的行进轨道，还用于承载油路软管和电缆上活动走行轮左右行进的轨道。每个桁架5两端下设置千斤顶9，用于调整桁架5的高度，桁架5两端设置立柱，亦为工字钢材质，在控制系统的控制下，桁架5整体在两端工字钢槽内做上下往复运动。

图11是根据本发明实施例提供的一种走行机构的正面示意图。如图11所示，走行机构7由型材组成支撑框架71，支撑框架71内安装传动链条72，加砂枪具6通过枪体角度液压油缸73固定在支撑框架71上。

图12是根据本发明实施例提供的一种走行机构的背面示意图。如图12所示，走行机构7上下分别安装上承重走行轮74和下承重走行轮75，其中，下承重走行轮75与电动机及减速箱76传动连接，为驱动轮组。如图12所示，走行机构7还设置配重沙箱77，用于平衡走行机构7的重心。

图13是根据本发明实施例提供的一种加砂枪具的侧透视图。如图13所示，加砂枪具6的尾端由内环钢管61和外环钢管62嵌套组成；内环钢管61的端部与输砂管道31通过输砂软管11连接，内环钢管61和外环钢管62之间的腔体形成环形油缸腔体63。

具体地，加砂枪具6的中间枪管64插入环形油缸腔体63内，中间枪管64在外部油泵的驱动下沿环形油缸腔体63伸缩移动。

如图13所示，加砂枪具6的枪头65为可旋转枪头。枪头65上还设置末端跑风管67。外环钢管62上还设置限位螺栓66，用于固定中间枪管64插入环形油缸腔体63的相对位置。

具体地，在本发明实施例中，加砂枪具6的后端环形油缸由两根不同内径的钢管组成，末端封闭，末端设置进油及出油管接口，其中，进油口和出油口同为一个管口。中间枪管64在其前端插入后与里外两层钢管形成环形油缸腔体63，内环钢管61为输砂管道，尾端部与输砂软管11相接。设计环形油缸腔体63主要为减小整体枪管体积，主要功能为加压和减压时使中间枪管64灵活伸缩，改变长度，适应不同机车加砂场景需要。内外钢管间上下设置固定(限位)螺栓，一是对内外层钢管起到一定固定作用；二是对中间活动枪管起到行程限位作用。

图14是根据本发明实施例提供的一种加砂枪具的三维爆炸图。如图14所示，中间枪管64插入后端环形油缸腔体63内，在中间枪管64的上下各开一道长槽68，在环形油缸腔体63固定螺栓66限位及油泵加减压的驱动下往复运行，与油缸一起，使枪管延长或缩短，适应不同机车加砂场景需要。枪管内输送砂子。枪管中间开断，并加一电磁球阀69，经控制系统同步控制，实现枪管加砂的开启和关闭功能。枪管前端设牵引电磁铁610、转向滑轮611、复位弹簧612、油丝绳614等器件，组成驱动枪头转向的组件。

前端可旋转枪头65，钢管材质，套在中间层可伸缩钢管外，钢管横向设置两道矩形槽孔613，对准中间层可伸缩的中间枪管64上的固定螺栓66安装，枪头65和中间钢管64连接处安装复位弹簧612，平时枪头65朝下，在牵引电磁铁610的作用下，拉动油丝绳614，经过转向滑轮611，将枪头65旋转到一定角度，主要功能是针对HXn型系列机车加砂口在两端的情况下，实现自动加砂的需要。另外，枪头处安装视频传感器3只，实现有关自动控制功能。

图15是根据本发明实施例提供的一种加砂枪具的正视图。如图15所示，枪体下设的枪体角度液压油缸73呈八字型，主要功能为调整枪体角度由竖向位置至水平位置和再复位，并具有固定枪体，达到一定的刚性，在拖动输砂软管11时，上下左右不摇摆。

如图15所示，为防止输砂软管11与枪体结合段在拖动或者枪体角度调整时曲率半径过小，容易折损，设计喇叭口状防护器615(钢板材质)，始终保持输砂软管11在较大的曲率半径下工作。

具体地，在本发明实施例中，传感器、牵引电磁铁、电磁球阀等缆线在中间钢管64的行程范围内，制作成螺旋状，必要的固定，以满足枪管伸长及缩短的需要。另外，为使走行机构及砂枪运行稳固平衡，在枪头侧设计配重沙箱，沙箱可装沙子、配重铁块或铅块，达到整体运行时相对平衡的目的。

本发明根据设备用途不同和控制原理，油泵采用两台：一是桁架千斤顶和枪体角度调整油缸使用一台油泵，用于向油缸内输入液压油(正压)；二是枪体油缸使用一台油泵，枪管伸长采用正压，枪管缩短或复位采用负压，达到枪管自由伸缩的功能。

本发明实施例还对机车的砂箱进行了相应改造，以配合本发明实施例提供的机车防滑砂自动上砂系统动作。具体地，目标机车的砂箱的加砂端口位置设置加砂传感器，砂箱的端盖连接传动机构；加砂传感器，用于在加砂枪具的加砂枪口到达砂箱的加砂端口位置时，向传动机构发送触发信号；传动机构，用于在响应触发信号后，控制端盖开启。

例如，本发明实施例提供了一种针对东风系列机车砂箱的改造实施方式，如图16所示，在原砂箱盖基础上，在砂箱盖转轴部位加装电机及减速器81、牙轮及链条82、电路联动转换开关压板83和电路联动转换开关84等机构，使之达到自动开启关闭的功能。

具体地，电机及减速器81为开启砂箱盖提供动力，电力由机车自供应，可使用直流，由链条与箱盖转轴牙轮联动。

电路联动转换开关压板83与箱盖焊接一体，前后各一，成一定角度，功能：一是在箱盖开启到一定角度后压下箱盖自动停止/启动关闭开关(按键)，使箱盖停止，此时达到为加砂枪提供作业前置状态，并在延时继电器作用下延时，再启动电机反转电路关闭箱盖；二是在箱盖关闭到位后，压下箱盖复位断路开关(按键)切断电机电源恢复待机状态。

砂箱传感器在砂箱后安装传感器，用于加砂枪体到位(即加砂枪体到达记忆标志位)后触发砂箱盖开启程序开启砂箱盖。

本发明实施例还提供了一种针对HXn(和谐号)机车砂箱加砂端口改造实施方式，因HXn系列机车砂箱在机车内部，加砂口在机车两端，一般机车两端各有两个加砂口，因此需要对加砂口端盖进行技术改造。具体地，如图17所示，加砂口端盖包括旋转电磁铁85、轴转向器86和从动齿轮87。

具体地，在端盖轴附近增设旋转电磁铁85并轴转向器86及从动齿轮87，原端盖转轴加装同样的齿轮，使二齿轮正常咬合。主要功能为开启端盖提供动力。

可选地，在原端盖转轴及端盖面安装一定强度的复位弹簧，平时在弹簧的弹力下端盖关闭，成复位状态，当旋转电磁铁启动后，带动转轴齿轮转动，开启端盖至90度位置。达到为加砂枪提供作业前置状态。在延时继电器延时一定时间后(延时大于加砂时间)自动关闭旋转电磁铁电源，端盖复位到待机状态。

在加砂端口处安装传感器，用于加砂枪头到位后(即加砂枪头达到传感器记忆标志位)触发端盖开启程序开启砂箱盖。

具体地，在本发明实施例中，自动化程序硬软件包括定位传感器和控制程序；定位传感器设置于加砂机械操作系统内，用于识别加砂枪具6与目标机车8的相对位置；控制程序，用于控制机车防滑砂自动上砂系统对目标机车8的砂箱进行上砂。

优选地，在本发明实施例中，定位传感器为视频定位传感器。

优选地，定位传感器分别设置于桁架5上和加砂枪具6的枪头65位置。具体地，如图10所示，桁架5的立柱内侧和目标机车8的砂箱上设置记忆标志13；记忆标志13，用于配合视频定位传感器15进行定位。

图18是根据本发明实施例提供的一种加砂枪具与桁架的侧视图。如图18所示，视频定位传感器15设置于加砂枪具6的枪头65顶部位置。

具体地，自动化程序硬软件还包括双面控制箱14，设置于两股站线站台中间，按键或触屏操作，双面各自单独控制，控制箱设置1-N种模式，对应机车1-N种型号，每种模式设置一键启动，系统启动后，皆有由传感器送来的信息触发开关电路对油泵、电机，砂塔、输砂管道、枪管、储风缸出风口的电磁阀等同步加电开启或断电关闭，实现相应的机械运转功能。

可选地，双面控制箱14的面板如下：

(1)东风系列机车模式按键。按照机车型号及砂箱位置及高度不同分别设置成相应模式，对应按此键，控制系统即可启动千斤顶，调整桁架至相应的高度，并进行后续自动化加砂程序。本发明以东风系列为例说明在机车两侧加砂的情况。

(2)HXn系列机车模式按键。按照机车型号及砂箱加砂口位置不同分别设置相应模式，此机车主要特点为加砂端口位于机车两端，因此按此键即可启动前述HXn系列机车加砂程序。

(3)电源键。按下电源开启通电，复按关闭电源。

(4)电源指示灯。指示灯亮或灭指示电源在工作状态或非工作状态。

(5)故障告警灯。指示灯亮表示加砂系统出现故障，各系统全部复位。

可选地，自动化程序硬软件还包括软件部分，采用WINCC软件配置PLC模块，编写程序采用站台控制箱一键操作或电脑终端室内操作，控制各个机械系统按设计步骤实现相应的功能。

本发明主要利用电气设备和元件，传送信息，编程后达到自动化操作，具体如下：

(1)定位传感器传感器。一是在每个桁架上设置传感器，同时在桁架立柱内侧根据机车砂箱的高度设置高度不等的记忆标志，使桁架在上升下降时，传感器寻找相应模式目标，加砂枪体调整至水平后，切断油泵千斤顶和枪体油缸油路，停留在相应模式的高度位置；二是枪头设置的传感器，其一：识别机车砂箱位置记忆标志后，砂枪在桁架左右行进过程中寻找到目标后切断走行机构电源，停留在砂箱加砂位置；其二：识别砂箱盖开启后状态的记忆标志后，触发传感器，启动油泵对枪体环形油缸加压，延伸枪管至砂箱口处，并连续同步启动风缸、物料气力输送机相关的电机开关，送风管道、输砂管道的电磁风阀、电磁球阀和枪头电磁球阀开启，向砂箱加砂；其三：识别砂箱加满砂后的记忆标志，触发加砂系统向下一个砂箱加砂操作，或全部恢复待机状态。三是在机车砂箱相应位置设置传感器，识别枪头达到砂箱附近后，触发砂箱盖开启，等待后续加砂程序操作。

(2)牵引电磁铁。设置于活动枪管上，经油丝绳、转向滑轮与可转向枪头相连，工作时，枪头向上转向约70度，对准砂箱加砂口，完成加砂工作后，再由传感器触发开关机构断电，恢复待机状态。本程序操作用于HXn型系列机车砂箱的加砂操作。

(3)油泵。在传感器的触发下完成相应启用和关闭操作，主要功能为桁架、加砂枪体角度调整、伸长及缩回提供动力。

下面举例说明本发明实施例提供的一种机车防滑砂自动上砂系统的工作流程。

实施例一：东风系列机车。

步骤一：启动相应模式(一种模式针对一种机车型号)，油泵驱动桁架下千斤顶使桁架从原始位置(最低位置)做上升运动，桁架上传感器采集到相应记忆标志信息到达预定高度后，触发程序控制油泵，使桁架油路开关关闭，桁架保持在正常工作高度状态。

步骤二：“步骤一”完成后，连续(用时间继电器控制延时，5秒内)开启加砂枪油缸油路开关，驱动加砂枪油缸动作，使枪体从复位的竖向位置旋转到水平位置。

步骤三：开启桁架上走行机构电机运行，驱动走行机构(加砂枪)在桁架上走行，安装在枪头的传感器开始寻找目标(砂箱位置)。加砂枪头的传感器采集机车砂箱记忆标志信息后(砂箱附近预先录入记忆标志)触发控制系统关闭走行机构电机开关，此时加砂枪停止横向运动，枪头水平对准机车砂箱，并与砂箱有一定距离，处于待机状态。

步骤四：机车砂箱处配置的传感器采集到加砂枪头记忆标志信息(或录入的图像)后，启动砂箱盖机械机构开启砂箱盖到预设角度，并开始进入砂箱盖延时关闭程序(延时大于枪头伸入砂箱上方及加砂时间)。

步骤五：加砂枪头传感器再次采集砂箱盖开启后状态的记忆标志信息(图像)，触发、启动油泵相应油路对枪体环形油缸加压，驱动中间层枪管向砂箱上方水平延伸。

步骤六：加砂枪头伸到砂箱上方相应位置时，枪头传感器又采集砂箱记忆标志信息，触发、控制油路停止对枪体环形油缸加压，枪管完成伸长操作，此时枪体处于准备加砂状态。

步骤七：“步骤六”后，连续(用时间继电器延时，5秒内)同步启动风缸、物料气力输送机相关的电机开关，送风管道、输砂管道的电磁风阀、电磁球阀和枪头电磁球阀等开启，向砂箱加砂。

步骤八：枪头传感器再次采集到砂箱加满后(90％)状态记忆标志信息，同步启动风缸、物料气力输送机相关的电机开关，送风管道、输砂管道的电磁风阀、电磁球阀和枪头电磁球阀等关闭，系统停止向砂箱加砂。

步骤九：“步骤八”后，连续(用时间继电器延时，5秒内)触发、启动油泵相应油路对枪体环形油缸实施负压，使枪头缩回水平原始状态。

步骤十：“步骤九”后，控制系统在延时继电器的控制下(5秒内)，启动走行机构(加砂枪)寻找机车第二个砂箱位置；加满砂的第一个砂箱，实施延时砂箱盖自动关闭程序操作。

步骤十一：重复“步骤三”至“步骤八”。

步骤十二：完成第二个砂箱加砂，控制系统启动程序使桁架、走行机构、砂枪、以及各类风阀、电磁阀、开关等等机构恢复初始状态；同时加满砂的第二个砂箱，实施延时砂箱盖自动关闭程序操作。

以上步骤为东风系列机车加砂的全部操作，系统所有机构、电气设备等处于原始待机状态，待下一次启动。

实施例二：HXn大功率机车。

步骤一：启动XHn相应模式(一种模式针对一种机车型号)，油泵驱动桁架下千斤顶使桁架从原始位置(最低位置)做上升运动，桁架上传感器采集到立柱相应记忆标志信息，到达预定高度后，触发程序控制油泵，使桁架油路开关关闭，桁架保持在正常工作高度状态。

步骤二：“步骤一”完成后，连续(用时间继电器延时，5秒内)开启加砂枪油缸油路开关，驱动加砂枪油缸动作，使枪体从复位的竖向位置旋转到水平位置。

步骤三：开启桁架上左(或右)侧走行机构电机运行，驱动走行机构(加砂枪)在桁架上向机车左(或右)端走行，寻找目标大概位置(砂箱口位置)。加砂枪头的传感器采集到机车端砂箱口记忆标志信息后(砂箱附近预先录入记忆标志)触发控制系统关闭走行机构电机开关，此时加砂枪暂停横向运动，砂枪在水平位置处于机车一端外。注：因加砂枪处于机车两端，因此，在枪头设置的传感器，向机车端旋转一定角度，斜向位置对机车记忆标志信息进行扫描或采集。

步骤四：“步骤三”完成后延时约5秒，启动油泵相应油路对枪体环形油缸加压，驱动枪体向砂箱端口处延伸。

步骤五：加砂枪头传感器再次采集到机车砂箱端口处另一记忆标志信息(图像)，触发油泵和相应油路开关关闭，停止向环形油缸加压，此时枪管停止延伸，枪头出砂口朝下，纵向与砂箱加砂端口对应。

步骤六：机车两端砂箱端口处配置的传感器采集到加砂枪头记忆标志信息(或录入的图像)，启动砂箱加砂入口处端盖旋转磁铁机械机构动作，开启砂箱盖到预设角度，并开始进入砂箱盖延时关闭程序(延时大于枪头旋转、伸入砂箱上方及加砂时间)。

步骤七：加砂枪头传感器再次采集砂箱加砂口端盖开启状态的记忆标志信息(图像)，触发、启动枪管处的牵引电磁铁动作，驱动枪头向砂箱端口旋转，使枪头出砂口对准机车砂箱加砂端口。

步骤八：“步骤七”完成后延时5秒，启动桁架走行机构程序，使砂枪向机车方向移动(枪头出砂口向机车砂箱端口移动)。

步骤九：加砂枪头传感器次采集到即将伸入机车砂箱加砂口状态的记忆标志信息(图像)，启动关闭桁架走行机构运行程序，使砂枪停止横向走行，此时枪头出砂口已经伸进机车砂箱端口内，枪体处于准备加砂状态。

步骤十：“步骤九”完成后延时5秒，同步启动风缸、物料气力输送机相关的电机开关，送风管道、输砂管道的电磁风阀、电磁球阀和枪头电磁球阀等开启，向砂箱加砂。

步骤十一：枪头传感器再次采集到砂箱端口加满砂后(90％)状态记忆标志信息，触发同步启动风缸、物料气力输送机相关的电机开关，送风管道、输砂管道的电磁风阀、电磁球阀和枪头电磁球阀等关闭程序，停止向砂箱加砂。

步骤十二：“步骤十一”后，控制系统启动复位程序，依次为枪头回转、走行机构(加砂枪)外移(相对于机车端)、枪管缩回、枪体从水平位置竖起、桁架下降、走行机构(加砂枪)回到原位等复位程序；加满砂的砂箱端盖，实施延时自动关闭。

以上步骤完成为HXn系列机车加砂的全部操作，系统所有机构、电气设备等处于原始待机或关闭状态，待下一次启动。

由以上描述可知，本发明实施例提供了一种机车防滑砂自动上砂系统，与现有技术相比，具有如下技术效果：

1、站台运砂仍采用气力输送系统，与现有技术采用的正、反风压相比，本设计风压皆采用正压，辅以伴管增压，输砂管道和增压伴管皆用一个储风缸，输砂管道压强略低于增压伴管压强，气力输送系统简单化。

2、输送管道中段设置跑风口，并设置水膜除尘装置。

3、站台加砂软管地面部分增加万向轮装置，运行灵活自如，并避免与地面摩擦，延长软管使用寿命。

4、输砂软管与输砂枪体结合部位设置喇叭口状防护器，避免输砂软管在上下、左右弯曲时曲率半径过小受到折损。

5、本输送管道布置为四通道输送，分别均匀列于机车两侧，可同时对机车进行加砂作业。

6、本发明系统一次性投资，用于系统的材料、设备、电器元件等皆为通用，相对于目前较先进的加砂系统，制造成本低，自动化程度高，运行可靠、便于维护，如推广应用可大量节约人工成本，很大成度提高作业效率，降低机车加砂时间长的多余耗油成本和时间成本，在铁路机车加砂领域将迎来较大变革。

本发明总体以东风系列机车的两侧和HXn机车两端为例的两种加砂模式，根据调研，货运电力机车如韶山型系列及和谐号系列，客运电力机车和谐号系列，以及除了大功率HXn型机车外的所有内燃机机车的砂箱也尽在机车两侧，高铁和谐号、复兴号动车组砂箱口亦在车厢两侧。因此本发明加砂系统具有完全的代表意义，在国内可以根据地区机车型号设计成相应的模式，为机车加砂提供全自动、高效、精准的作业服务。故本发明具有良好的应用前景。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。